JP4172386B2

JP4172386B2 - グリースの異常診断方法及び超音波診断システム

Info

Publication number: JP4172386B2
Application number: JP2003400958A
Authority: JP
Inventors: 達朗加藤; 康則大野; 康信藤田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-12-01
Filing date: 2003-12-01
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2023-12-01
Also published as: JP2005164306A

Description

本発明は、グリースを塗布した部位を有するグリースの異常診断方法及び超音波診断システムに関するものである。

送受配電設備における遮断器，断路器，接地開閉器等は、操作器で開閉操作が行われる。この操作器は、制御電源に操作指令押ボタン，補助継電器，引き外しコイルが接続され、操作電源には、電動機，補助継電器の接点及び引き外しコイルによって作動される機械ロック機構が接続されて回路が形成されている。

通常、送受配電設備が運転中の遮断器等の操作器は開閉動作をせず「閉」状態であり、電源側から負荷側に電流を通電させている。ここで、一線地絡などの事故が発生すると
「開」指令が発生し、遮断器の引き外しコイルに電流が流れることで「開」動作が開始し、最終的に遮断部の可動部が動作して電流を遮断することになる。ところで、数回の開閉操作を行う遮断器等の操作器には異常が生じることがある。この異常原因としては、フック部のグリースの固体化，グリース枯渇，かじり，変形等がある。中でもグリースの固体化は、通常は円滑に動作するように塗布されているグリースが、長い期間動作していない時にグリースが固まる現象であり、操作器が動作しようとしても動かなくなる。従来の操作器の保守では、定期点検時にグリースの有無を確認して異常があればグリースを塗布したり、操作器を操作してグリース部分に異常が無いかを確認していた。

さらに、操作器の開閉動作の異常を診断する方法としては、制御電源の電流波形と操作電源の電流波形を記録し、記録された両者の電流波形の電流が流れ始める時間差を求め、この測定時間差があらかじめ設定しておいた管理値よりも長くなった時に、操作器の動作特性が異常であるとしていた。

フック部の固渋は長い期間開閉動作が行われなかったために、グリースが固まってしまうことに起因するもので、従来の制御電源電流波形と操作電源電流波形による異常診断方法では、このような異常は発見できないという問題があった。

特開平１１−２７３５１０号公報

解決しようとする問題点は、長い期間開閉動作が行われなかった遮断器等の操作器のグリースを塗布した部位の異常状態の診断ができない点である。
本発明は上記の点に対処してなされたもので、その目的は、長い期間開閉動作が行われなかった遮断器等の操作器のグリースであっても異常か正常かの診断が行えるグリースの異常診断方法及び超音波診断システムを提供することにある。

本発明のグリースの異常診断方法は、上記目的を達成するために、超音波発生器から出力される超音波を、グリースを塗布した部位に入射して透過させ、透過した超音波信号を超音波受信器で検出し、前記超音波受信器で検出した波形の振幅及び検出波形の持続時間と、前記グリースが正常である場合の検出波形の振幅及び検出波形の持続時間とを比較し、検出波形の振幅が正常である場合より大きい場合及び検出波形の持続時間が正常である場合より長い場合には、前記グリースが異常であると診断することを特徴とする。
また、本発明の超音波診断システムは、上記目的を達成するために、超音波を出力する超音波発生器と、グリースを塗布した部位を透過した超音波信号を検出する超音波受信器と、該超音波受信器で検出された波形が入力され、この入力された波形の振幅及び検出波形の持続時間と前記グリースが正常である場合の検出波形の振幅及び検出波形の持続時間とを比較し、検出波形の振幅が正常である場合より大きい場合及び検出波形の持続時間が正常である場合より長い場合に、前記グリースが異常であると診断する診断装置とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、グリースを塗布した部位が正常に動作が可能かどうかを診断することができ、異常を検出した場合に、計画停止による保守などで突然の事故発生を未然に防止することができるという利点がある。

操作器のフック部等のグリースの異常状態を診断するという目的を、超音波の透過波または反射波を応用して、グリースの液体（ゲル状）と固体の信号伝達の違いによる検出波形の差を判別することにより実現した。

本発明の一例として遮断器等の操作器の異常診断システムを図１に示す。該図に示す如く、本実施例の異常診断システムは、パルスまたは単一周波数の連続信号を発生する信号発生器５と、操作器１のフック部の外側に取り付けられ、信号発生器５からの信号により超音波を送信する超音波振動子を有する超音波発信器４ａと、フック部の接合面を挟んで超音波発信器４ａの反対側に配置され、操作器１のフック部分に塗布されたグリースを透過した超音波信号を検出する超音波受信器４ｂと、超音波受信器４ｂで発生した電圧を検出する測定器６と、測定器６に入力された波形から異常診断を行う異常診断アルゴリズムを有する診断装置７とから概略構成される。

操作器１のフック部分のレバー１１が外れる部位にはグリースが塗布されており、レバー１１が動作した時にはフックが外れやすくなっている。このフックが外れるかどうかを診断するためには、グリースが正常状態である液体（ゲル状）か、グリースがかたまってしまった異常状態である固体かを診断すれば良い。

図２はパルスを入力したときの信号の入力波形と検出波形である。図２（ａ）のパルス入力信号に対して、グリースが正常時の検出波形は図２（ｂ）であり、グリースが異常時の検出波形は図２（ｃ）となる。図２のケースはパルスを入力したケースであるので、検出波形は反射などの影響で減衰した波形となる。グリースの異常時の状態は固体であり、グリースの正常時の状態は液体（ゲル状）の時に比較して信号が伝達やすくなるため、グリースの異常時のほうが検出波形の振幅が大きくなる。また、信号の減衰が少ないため検出波形の持続時間も長くなる。

図５はパルスを入力したときの検出波形の一例であり、検出波形の振幅ｄや検出波形の持続時間Δｔが判定パラメータとなる。

以上のことから、超音波受信器で検出した波形の振幅ｄ及び検出波形の持続時間Δｔ、または、検出波形の振幅ｄと検出波形の持続時間Δｔのいずれかによりグリースの異常状態を診断することが可能である。

好ましくは、検出波形の振幅ｄと検出波形の持続時間Δｔの両方で診断する方法が良い。

図３は単一周波数の連続信号を入力したときの信号の入力波形と検出波形である。超音波は、数十ｋＨｚ〜数ＭＨｚの周波数帯域のものが使用される。図３（ａ）の単一周波数の連続入力信号に対して、グリースが正常時の検出波形は図３（ｂ）であり、グリースが異常時の検出波形は図３（ｃ）となる。図２のパルス入力信号に対する検出波形と同様に、グリースの正常時に比較して異常時のほうが検出波形の振幅が大きくなっており、異常状態の診断が可能である。

また、入射する周波数を変化させた場合の周波数特性を図４に示す。図４は振幅が同一で周波数が異なる連続信号を入射したときのグリースが液体（ゲル状）と固体での検出波形の振幅を示している。図４から分かるように、グリースが固体である異常時のほうが、グリースが液体（ゲル状）である正常時に比較して、高周波帯まで検出波形が減衰しにくい結果となっている。低周波数帯のｆ１（例えば、１４０ｋＨｚ）の時は、正常時と異常時の検出波形の振幅はそれほど差が無いのに対して、高周波数帯（例えば、１ＭＨｚ）の時は、検出波形の振幅差が大きくなる。

このような検出波形の周波数特性を利用して、周波数ｆ１の時の検出波形の振幅と、周波数ｆ２の時の検出波形の振幅との比をとることにより、さらに、異常診断の精度を良くすることが可能である。

上記実施例の説明は、異なる２つの周波数としたが、異なる複数の周波数の時の検出波形の振幅の比をとって異常診断することも可能である。

通常、超音波センサは広周波数帯域のものもあるが、感度・精度とも悪くなるので、異なる周波数帯で診断する時には、診断する周波数に合わせた共振周波数を持つセンサが使用される。例えば、ｆ１とｆ２の２つの周波数帯で診断する時は、ｆ１とｆ２の共振周波数を持つ超音波センサをそれぞれ取り付けて診断を行うことになる。

本発明の他の実施例で、超音波センサを一つだけ使用して送受信を兼用する操作器の異常診断システムを図６に示す。該図に示す如く、本実施例の異常診断システムは、パルスまたは単一周波数の連続信号を発生する信号発生器５と、操作器のフック部の外側に取り付けられ、信号発生器５からの信号により超音波を送信する超音波振動子を有する超音波発信器と、操作器のフック部分に塗布されたグリースから反射した超音波信号を検出する超音波受信器とを兼用した超音波センサ４と、超音波受信器で発生した電圧を検出する測定器６と、測定器６に入力された波形から異常診断を行う異常診断アルゴリズムを有する診断装置７とから概略構成される。

図７は、反射波を検出する概念図である。超音波発信器から超音波を入射すると、フック部の入力側１５と出力部１６の接合面のグリース３を塗布している部分で信号は反射する。反射しない信号は透過波として透過する。

図８はパルスを入力したときの信号の入力波形と検出波形である。入力波形が検出された後に反射波が検出される。図８（ａ）はグリースが液体（ゲル状）である正常時の波形であり、図８（ｂ）はグリースが固体である異常時の波形である。実施例１の時の透過波を使用する時とは逆に、正常時のほうが検出波形の振幅が大きく、検出波形の持続時間が長くなるが、異常状態の診断は可能である。

実施例１と実施例２は、送受配電設備における遮断器，断路器，接地開閉器などの操作器のフック部分に塗布したグリースの異常診断について述べたが、操作器のフック部分に塗布されたグリースに限定せず、グリースを使用する部位であれば、どこにでも応用が可能である。

本発明の一実施例である操作器の異常診断システムの構成図。本発明の一実施例の超音波入力パルス信号と検出信号波形。本発明の一実施例の単一周波数の連続信号と検出信号波形。本発明の一実施例の超音波入力信号と検出信号の周波数特性図。本発明の一実施例の検出信号の診断パラメータを示す図。本発明の一実施例である反射波を受信する操作器の異常診断システムの構成図。本発明の一実施例の反射波と透過波の概念図。本発明の一実施例の反射波検出信号を示す図。

符号の説明

１…操作器、３…グリース、４…超音波センサ、５…信号発生器、６…測定器、７…診断装置、１１，１２…レバー、１５…信号入力側、１６…信号出力側、２１…反射波、
２２…透過波。

Claims

超音波発生器から出力される超音波を、グリースを塗布した部位に入射して透過させ、透過した超音波信号を超音波受信器で検出し、前記超音波受信器で検出した波形の振幅及び検出波形の持続時間と、前記グリースが正常である場合の検出波形の振幅及び検出波形の持続時間とを比較し、検出波形の振幅が正常である場合より大きい場合及び検出波形の持続時間が正常である場合より長い場合には、前記グリースが異常であると診断することを特徴とするグリースの異常診断方法。
超音波発生器から出力される超音波を、グリースを塗布した部位に入射して前記グリースを塗布した部位から反射した超音波信号を超音波受信器で検出し、前記超音波受信器で検出した波形の振幅及び検出波形の持続時間と、前記グリースが正常である場合の検出波形の振幅及び検出波形の持続時間とを比較し、検出波形の振幅が正常である場合より小さい場合及び検出波形の持続時間が正常である場合より短い場合には、前記グリースが異常であると診断することを特徴とするグリースの異常診断方法。
前記グリースの異常診断は、前記超音波受信器のみで検出した波形の振幅及び検出波形の持続時間から行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のグリースの異常診断方法。
前記超音波発生器から出力される超音波は、パルスまたは単一周波数の連続信号であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のグリースの異常診断方法。
前記グリースを塗布した部位は、送受配電設備における遮断器、断路器、接地開閉器などの操作器のグリースを塗布しているフック部であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のグリースの異常診断方法。
超音波を出力する超音波発生器と、グリースを塗布した部位を透過した超音波信号を検出する超音波受信器と、該超音波受信器で検出された波形が入力され、この入力された波形の振幅及び検出波形の持続時間と前記グリースが正常である場合の検出波形の振幅及び検出波形の持続時間とを比較し、検出波形の振幅が正常である場合より大きい場合及び検出波形の持続時間が正常である場合より長い場合に、前記グリースが異常であると診断する診断装置とを備えていることを特徴とする超音波診断システム。
超音波を出力する超音波発生器と、グリースを塗布した部位から反射した超音波信号を検出する超音波受信器と、該超音波受信器で検出された波形が入力され、この入力された波形の振幅及び検出波形の持続時間と前記グリースが正常である場合の検出波形の振幅及び検出波形の持続時間とを比較し、検出波形の振幅が正常である場合より小さい場合及び検出波形の持続時間が正常である場合より短い場合に、前記グリースが異常であると診断する診断装置とを備えていることを特徴とする超音波診断システム。
前記超音波発生器は、パルスまたは単一周波数の連続信号を出力することを特徴とする請求項６又は７に記載の超音波診断システム。
前記グリースを塗布した部位は、送受配電設備における遮断器、断路器、接地開閉器などの操作器のグリースを塗布しているフック部であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の超音波診断システム。